2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a stochastic DNA damage model with a molecular dynamics calculation
| Project/Area Number |
18K11650
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
|---|
Principal Investigator |
阿蘇 司 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (30290737)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 正憲 富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (00334714)
藤原 進 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (30280598)
平野 祥之 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 准教授 (00423129)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | モンテカルロ法 / Geant4-DNA / DNA損傷 / トリチウム / 分子動力学計算 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、量子化学・分子動力学計算による知見を組み込んだDNA損傷の確率的モデル開発を目的としている。最終年度は、これまでの成果を国際学会で発表したことに加えて、開発シミュレーションソフトウェアを用いて間接作用の影響を加味した検証評価を行った。具体的な研究の内容及び結果の概要を以下に示す。
(1) 昨年度までに得られた成果をまとめて、IEEE Nuclear Science Symposium/Medical Imaging Conferenceでポスター発表を行った。
(2) 間接作用は、放射線によって発生したOHラジカルが拡散・再結合して時間的な空間分布を形成し、DNA分子と反応することにより損傷に至る。拡散を追跡する計算時間が問題であったが、Geant4-DNAが提供するIRT(Independent Reaction Technique)を導入することにより、計算時間を短縮することができた。これによって、1000,000壊変のシミュレーションを50スレッドで実行するとき、これまでは４日かかっていた計算を２時間弱で終えることができた。
(3) 開発シミュレーションソフトウェアを用いてトリチウムでのDNA損傷度合いを計算したところ、１本鎖切断(SSB)と2本鎖切断(DSB)の比(SSB/DSB)は、28.8±0.9となった。検証のためにJ.C.Forster(Radiat.Res. 2018)らによるクラスタリング法を適用して、本研究にてトリチウムのベータ線の平均エネルギー5.7keVにて再計算したところ、双方の結果は非常によく一致することを確認した。
これらの成果により、DNA損傷をシミュレーションで評価できるフレームワークが完成した。DNA損傷に至る各過程のパラメタを詳細化・高精度化することで、更に信頼性の高い評価を行うことができる。
|
